¿Olvidaste volver a regar esa planta en tu escritorio? Es posible que pronto pueda enviar un SOS.

Los ingenieros del MIT han creado sensores que se pueden imprimir en las hojas de las plantas y revelar cuándo las plantas están experimentando una escasez de agua. Este tipo de tecnología no solo podría salvar las plantas de interior descuidadas, sino que más importante, dar a los agricultores una advertencia temprana cuando sus cultivos están en peligro, dice Michael Strano, el profesor Carbon P. Dubbs de ingeniería química en el MIT y el autor principal del nuevo estudio.

"Este parece ser el primer indicador de sequía que tenemos para aplicaciones agrícolas, "Dice Strano." Es difícil obtener esta información de otra manera. Puedes poner sensores en el suelo, o puede hacer imágenes y mapeo por satélite, pero nunca se sabe realmente qué está detectando una planta en particular como potencial hídrico ".

Strano ya ha comenzado a trabajar con un gran productor agrícola para desarrollar estos sensores para su uso en cultivos, y cree que la tecnología también podría ser útil para los jardineros y agricultores urbanos. También puede ayudar a los investigadores a desarrollar nuevas formas de diseñar plantas resistentes a la sequía, él dice.

Volodymyr Koman, un postdoctorado del MIT, es el autor principal del artículo, que aparece en la edición en línea del 8 de noviembre de la revista Laboratorio en un chip .

Sensores imprimibles

Cuando el suelo se seca, las plantas ralentizan su crecimiento, reducir la actividad fotosintética, y sufrir daños en sus tejidos. Algunas plantas comienzan a marchitarse, pero otros no muestran signos visibles de problemas hasta que ya han experimentado un daño significativo.

El nuevo sensor MIT aprovecha los estomas de las plantas:pequeños poros en la superficie de una hoja que permiten que el agua se evapore. A medida que el agua se evapora de la hoja, la presión del agua en la planta cae, lo que le permite extraer agua del suelo a través de un proceso llamado transpiración.

Los biólogos de plantas saben que los estomas se abren cuando se exponen a la luz y se cierran en la oscuridad, pero la dinámica de esta apertura y cierre ha sido poco estudiada porque no ha habido una buena forma de medirlos directamente en tiempo real.

"La gente ya sabía que los estomas responden a la luz, a la concentración de dióxido de carbono, a la sequía, pero ahora hemos podido monitorearlo continuamente, "Dice Koman." Los métodos anteriores no podían producir este tipo de información ".

Para crear su sensor, Los investigadores del MIT utilizaron una tinta hecha de nanotubos de carbono (diminutos tubos huecos de carbono que conducen la electricidad) disuelta en un compuesto orgánico llamado dodecilsulfato de sodio. que no daña los estomas. Esta tinta se puede imprimir a través de un poro para crear un circuito electrónico. Cuando el poro está cerrado, el circuito está intacto y la corriente se puede medir conectando el circuito a un dispositivo llamado multímetro. Cuando el poro se abre, el circuito está roto y la corriente deja de fluir, permitiendo a los investigadores medir, muy precisamente, cuando un solo poro está abierto o cerrado.

Al medir esta apertura y cierre durante unos días, en condiciones normales y secas, los investigadores encontraron que pueden detectar, dentro de dos dias, cuando una planta experimenta estrés hídrico. Descubrieron que los estomas tardan unos siete minutos en abrirse después de la exposición a la luz y 53 minutos en cerrarse cuando cae la oscuridad. pero estas respuestas cambian durante las condiciones secas. Cuando las plantas se ven privadas de agua, los investigadores encontraron que los estomas tardan un promedio de 25 minutos en abrirse, mientras que el tiempo de cierre de los estomas se reduce a 45 minutos.

Alerta de sequía

Para este estudio, los investigadores probaron los sensores en una planta llamada lirio de la paz, que eligieron en parte porque tiene grandes estomas. Para aplicar la tinta a las hojas, los investigadores crearon un molde de impresión con un canal de microfluidos. Cuando el molde se coloca sobre una hoja, la tinta que fluye a través del canal se deposita sobre la superficie de la hoja.

El equipo del MIT ahora está trabajando en una nueva forma de aplicar los circuitos electrónicos simplemente colocando una pegatina en la superficie de la hoja. Además de los productores agrícolas a gran escala, jardineros y agricultores urbanos pueden estar interesados ​​en tal dispositivo, proponen los investigadores.

"Podría tener grandes implicaciones para la agricultura, especialmente con el cambio climático, donde habrá escasez de agua y cambios en las temperaturas ambientales, "Dice Koman.

En trabajos relacionados, El laboratorio de Strano está explorando la posibilidad de crear matrices de estos sensores que podrían usarse para detectar luz y capturar imágenes. muy parecido a una cámara.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.